Das Philadelphia-Experiment

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Ein_Yak
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Beitrag von Ein_Yak »

Hey Mädels!

@ Cassie:

So ist die landläufige Interpretation :top: ...
Wie immer gibt's ein großes ABER:

"Unschärferelation
Eine andere, oft falsch verstandene Erklärung betrifft die Unschärferelation. Diese besagt beispielsweise, daß es unmöglich ist, Ort x und Impuls p eines Teilchens gleichzeitig beliebig genau zu bestimmen.
[...]
[J]e genauer man beispielsweise den Ort mißt , umso ungenauer wird die Information über den Impuls.

Zur Erklärung dieser Eigenheit wird oftmals angeführt, daß man zur Ortsmessung ja Licht, also Photonen auf das Teilchen schießen muß. Diese übertragen dem Teilchen aber auch einen (unbekannten) Impuls, so daß man über diesen schließlich nichts mehr aussagen kann. Ist die Unschärferelation also nur ein Ergebnis unserer meßtechnischen Unfähigkeit?

Daß dem nicht so ist, kann man eindrucksvoll dadurch zeigen, daß man die Unschärferelation mathematisch herleitet. Wie im Abschnitt über den Welle-Teilchen-Dualismus berichtet, genügt die Wahrscheinlichkeitsverteilung für eine erfolgreiche Ortsmessung der Lösung einer Wellengleichung. Eine analoge Beziehung besteht auch für den Impuls. Dies bedeutet, daß auch der Impuls eines Teilchens vollkommen unbestimmt ist, solange man nicht nachmißt. Und wenn man dies tut, mißt man auch nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit einen gewissen Impuls. Die Wahrscheinlichkeit für die Impulsverteilung ist nun ebenfalls die Lösung einer Wellengleichung. Vergleiche mit der Optik zeigen nun, daß die Ortswellenfunktion und die Impulswellenfunktion sogenannte ,,Fourier-Transformierte`` voneinander sind. Eine Fouriertransformation ist eine mathematische Operation, die grob gesagt eine bestimmte Funktion durch eine andere ausdrückt. Das besondere an einer Fouriertransformation ist nun, daß bestimmte Änderungen in der ursprünglichen Funktion im Resultat oftmals genau das Gegenteil bewirken. Betrachtet man als Ortswellenfunktion beispielsweise eine Funktion, die überall fast Null ist, und nur in einem sehr schmalen Intervall deutliche Werte annimmt, so ist deren Fourier-Transformierte eine sehr breite Funktion. Andererseits ergibt eine breite Eingangsfunktion eine Fouriertransformierte, die nur einen sehr schmalen ,,Peak`` aufweist.

Nun kann man die Ortswellenfunktion und ihre Fourier-Trans[s]formierte nehmen, und untersuchen, wann beide Funktionen die gleiche Breite aufweisen. (Achtung! Auch dies ist wiederum sehr grob formuliert. Die mathematische Herleitung ist weitaus komplizierter, und würde den Rahmen dieses Textes für Laien eindeutig sprengen). Dabei stellt man fest, daß es unmöglich ist, eine sehr schmale Ursprungsfunktion zu finden, deren Fouriertransformierte ebenfalls nur einen sehr schmalen Peak besitzt. Es gibt eine Mindestbreite, die beide Funktionen einhalten müssen. Da die Breite der Funktion aber die Wahrscheinlichkeit für einen bestimmten Ort oder Impuls festlegt, bedeutet dies nun, daß für die Unsicherheit bei Messung von Ort und Impuls eben genau die oben angegebene Beziehung besteht. Man kommt also ,,von alleine`` auf die Unschärferelation, ohne auch nur eine einzige Messung durchzuführen, ja sogar, ohne auch nur den Einfluß der Messung auf das Resultat in die mathematische Rechnung einfließen zu lassen.

Die Unschärferelation ist also prinzipieller Natur. Sie folgt direkt aus der Struktur der für die erfolgreiche Beschreibung von Quantenphänomenen notwendigen Mathematik. Sie gilt insbesondere auch dann, wenn man keine Messung vornimmt - sie gründet also nicht auf den technischen Einschränkungen unserer Meßapparaturen." (Hervorhebungen Ein_Yak)
http://theory.gsi.de/~vanhees/faq/physik/node8.html
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Shadow-of-Iwan
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Beitrag von Shadow-of-Iwan »

danke, daß du geantwortet hast (hab das jetzt erst gesehen) yak ;) also die herleitung hab ich sicher noch irgendwo rumzuliegen :D kann ja mal suchen :rolleyes:

@cassie warum haste mich nich im icq gefragt? *ggg* war doch da :D
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Beitrag von Sildariel »

Also, mir wäre das eigentlich egal, wenn beim Beamen bei mir jedes Teil um einen Nanometer verrutscht. Wir wollen ja nicht soo kleinlich sein ... :))

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Beitrag von Shadow-of-Iwan »

Sildariel hat geschrieben:Also, mir wäre das eigentlich egal, wenn beim Beamen bei mir jedes Teil um einen Nanometer verrutscht.
ich glaub du hast das prinzip noch nicht so ganz verstanden...es geht hier nicht um ein paar nanometer: Bild schau dir einfach mal die mathematische struktur dieser ungleichung an, dann siehst du was ich meine...
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Beitrag von Ephirnion »

:)) Eben: Sieh dir die Formel an und du wirst alles verstehen.....so wie ich jetzt!! :)) :))
Hat das sonst noch jemand nicht verstanden? :D
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rerir
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Beitrag von rerir »

Ich!


Mathe war schon immer meine grosse Stärke!

Mit der Formel kann man wahrscheinlich alles erklären - die entstehung der Welt - der Bau der Pyramiden - die Ermordung Kennedys - warum die Wassertemperatur...aber lassen wir das.

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Beitrag von Willard »

Also ich hab das verstanden (Angeber :pfui:) :)) .
Aber Sildariel: Wenn ALLE Teile um einen Nanometer verrutschen, dann schaust du dann eh aus wie immer...nur du hast dich halt einen gewaltigen Nanometer weit bewegt :top: (aber der Nanometer macht sicher viel Unterschied :)) ). Aber eine andere Frage: kann jemand die formel in WORTEN ausdrücken? :P
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Shadow-of-Iwan
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Beitrag von Shadow-of-Iwan »

im post von ein_yak steht schon ein wenig was, aber vielleicht solltet ihr euch vorher mit prinzipiellen eigenschaften von quantenphänomenen vertraut machen...;) denn wenn ihr keine ahnung habt, was die zeichen überhaupt bedeuten, dann muß euch fürs erste die landläufige erklärung reichen ;)
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Beitrag von Ein_Yak »

Hey Mädels!
Willard hat geschrieben:A Aber eine andere Frage: kann jemand die formel in WORTEN ausdrücken? :P
@ Willard:

"Für die Unsicherheit in Ort (Bild ) und Impuls (Bild ) gilt immer:

Bild


Das bedeutet, je genauer man beispielsweise den Ort mißt (je kleiner also Bild wird), umso ungenauer wird die Information über den Impuls (umso größer wird Bild )."
http://theory.gsi.de/~vanhees/faq/physik/node8.html

Die grobe Erklärung siehe Shadow-of-Iwans und mein Thread.
Oder anders ausgedrückt, gibt es in der Quantenmechanik das Phänomen der "Überlagerung von Zuständen". Dies stellt sich so dar, daß Teilchen in Zwischenzuständen verschiedener - sich gegenseitig ausschließender - Anregungszustände oder gleichzeitig in mehreren Anregungszuständen "vorhanden" sein können bzw. sich an verschiedenen Orten aufhalten können. Es gibt nur die Möglichkeit, mit einer gewissen Wahrscheinlicheit anzugeben, in welchem/n Zusta(e)nd/en das Teilchen ist bzw. wo es sich aufhält. Es kann a) prinzipiell nicht exakt gemessen werden, weil es in mehren Zuständen vorhanden ist und an mehreren Orten, eine Messung aber nur einen Zustand bzw. einen Ort festhalten könnte und b) verfälscht eine Messung das Ergebnis, da vom Meßinstrument sowohl Zustand als auch Ort des Teilchens beeinflußt werden.

Um das 'mal auf die StarTrek - Ebene zu heben: Spock und Konsorten würden beim Beamen trotz Kreuzschaltung A, B, C, ... X, Y, Z oder sonstigen Spielereien wie Signalverstärkung und so noch nicht einmal dieses "Grieseln" zum Ergebnis haben, das erscheint, bevor sich in auf der Plattform die Körper materialisieren.

@ Shadow-of-Iwan:

Hoffe, Du kannst das so als vorläufige Erläuterung durchgehen lassen...
Zuletzt geändert von Ein_Yak am Mo 04.11.2002 - 01:34, insgesamt 2-mal geändert.
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Beitrag von Shadow-of-Iwan »

klar...is ziemlich gut verständlich...aber ich hatte es eigentlich mit absicht nicht weiter erklärt....so als anregung zum weiteren nachschlagen....hehe...
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Beitrag von Ein_Yak »

Hey Mädels!

@ Shadow-of-Iwan:

Ach, das sind ja "nur" Behauptungen, die wir hier aufstellen. Wen das wirklich interessiert, der schaut nach, wie sich das begründet und reflektiert dies kritisch.

Also nachschauen muß ich auch noch Vieles, hab' da bei Weitem noch nicht den Durchblick, weil keine akademische naturwissenschaftliche Ausbildung.
Zuletzt geändert von Ein_Yak am Mo 04.11.2002 - 02:14, insgesamt 1-mal geändert.
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Beitrag von Shadow-of-Iwan »

Ein_Yak hat geschrieben:Ach, das sind ja "nur" Behauptungen, die wir hier aufstellen.
meinst du uns beide? also was wir hier sagen stimmt schon so ungefähr...aber das mit dem verstehen is schon so eine sache...man muß die mathematik dahinter erstmal begriffen haben und dann noch die physikalische bedeutung erkennen und das ist wahrlich nicht ganz einfach...deshalb möchte ich auch nicht behaupten, ich verstünde das alles...
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Beitrag von Ein_Yak »

Hey Mädels!

@ Shadow-of-Iwan:

Jo, meinte schon uns beide, auch wenn wir uns hier auf einschlägige Theorien beziehen.
Letztlich ist alle Naturwissenschaft Behauptung. Denn jedes Gesetz gilt nur so lange, bis das der Gegenbeweis erbracht ist. Gerade die Physik zeigt doch, wie schnell sich die plausibelsten Theorien "erledigen".
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Beitrag von Shadow-of-Iwan »

ja aber meist werden alte theorien ganz einfach in die neuen integriert....so wie die klassische newtonsche mechanik einfach ein grenzfall der relativistischen betrachtungen ist...
somit ist die alte theorie weiterhin gültig...allerdings nur eingeschränkt und unter gewissen bedingungen....und so ist das öfter...manchmal allerdings kann man die alten theorien auch komplett übern jordan jagen :D *ggg*
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Beitrag von Radagast »

Ich will es mal versuchen ganz anschaulich ohne Formeln zu erklären. In der Quantenmechanik hat Materie sowohl teilchen als auch Welleneigenschaften. Die Unschärferelation ist eine Folge der Welleneigenschaften. Wenn ein Teilchen nun versucht seinen exakten Ort an die Umwelt weiterzugeben, müsste es ein räumlich begrenztes Wellenpaket abschicken. Ein räumlich begrenztes Wellenpaket besteht aber immer (aufgrund des einschwingens) aus einer Vielzahl von Frequenzen und damit aus einer Vielzahl von Impulsen. Möchte das Teilchen seinen exakten Impuls mitteilen, muss es eine monochromatische (ebene) Welle aussenden. Diese verteilt sich jedoch gleichmässig im Raum. Somit ist die Ortsmessung nicht mehr möglich.
Die Heisenbergsche Unschärferelation gilt übrigens nicht nur für Ort und Impuls. Sie gilt auch für Energie und Zeit. Womit sich die Vision des Beamens bzw. von Zeitreisen von selbst erledigt.

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Beitrag von Sildariel »

Ich habe es jetzt annähernd verstanden. Dann ist also auf der rechten Seite des Gleichheitszeichens im Zähler (also das komische "n":D) eine Konstante? ?(


Aber solche Theorien sind wohl schon etwas unverständlich für gerade mal 16-jährige Schülerinnen, die erst zwei Jahre Physik und kein Jahr Chemie in der Schule hatten? :unschuldig:

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Beitrag von Radagast »

Sildariel, das komische Zeichen was du meinst ist ausgesprochen "h quer" und stellt das Plancksche Wirkungsquantum h dividiert durch (2 x pi) dar und ist in der Tat eine Konstante . (2 x pi x h quer ist in etwa 6,6 mal 10 hoch -34 Newton x meter x sekunde)
Der Name Wirkungsquantum kommt vom physikalischen Wirkungsbegriff. Eine Wirkung ist eine Physikalische Größe mit der Einheit Nms (Kraft x Weg x Zeit) Für alle physikalischen Größen, deren Produkt eine Wirkung ist, gilt die Heisenbergsche Unschärferelation.

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Beitrag von Sildariel »

Aha ...

Sildariel

PS: Ich komme mir vor, als wären alle Mitglieder dieses Boardes Physikwissenschaftsprofessoren ... :)

PP: Hat Unschärferelation irgendwelche Auswirkungen auf die Realität??? (außer dass Beamen nicht möglich ist)
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Beitrag von Shadow-of-Iwan »

in der makroskopischen welt sind die auswirkungen derart gering, daß man sie nicht bemerkt...also der effekt ist da, nur kann man die auswirkungen nicht erkennen
anders siehts dann im mikroskopischen bereich aus, aber der spielt ja im normalen alltäglichen leben wie wir es kennen keine rolle...
also kannst du getrost geschwindigkeit und position deines autos bestimmen :)) ...gleichzeitig und scharf :D *ggg*
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Beitrag von Radagast »

Sildariel hat geschrieben: PS: Ich komme mir vor, als wären alle Mitglieder dieses Boardes Physikwissenschaftsprofessoren ... :)
Naja zum Professor hats nicht ganz gereicht. Aber Diplom-Physiker bin ich schon. :)

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